离心式污泥脱水机的使用(yòng)效果,其机械部分(fēn)带来的影响分(fēn)為(wèi)可(kě)调节因素和不可(kě)调节因素,现分(fēn)别进行说明,首先了解了其作用(yòng)原理(lǐ),就能(néng)够在使用(yòng)中对其进行有(yǒu)效的掌控。
1不可(kě)调节的机械因素
A 转鼓直径和有(yǒu)效長(cháng)度
转鼓直径越大,有(yǒu)效長(cháng)度越長(cháng),其有(yǒu)效沉降面积越大,处理(lǐ)能(néng)力也越大,物(wù)料在转鼓内的停留时间也越長(cháng),在相同的转速下,其分(fēn)离因数就越大,分(fēn)离效果越好。但受到材料的限制,离心机的转鼓直径不可(kě)能(néng)无限制地增加,因為(wèi)随着直径的增加可(kě)允许的最大速度会随材料坚固性的降低而降低,从而离心力也相应降低。通常转鼓直径在200~1000mm之间,長(cháng)径比在3~4之间。现在的离心式污泥脱水机的发展有(yǒu)倾向于高转速的大長(cháng)径比的趋势,这种设备更加能(néng)够适应低浓度污泥的处理(lǐ),泥饼干度更好。
另外,在相同处理(lǐ)量的情况下,大转鼓直径的离心机可(kě)以以较低的差速度运行,原因是大转鼓直径的螺旋输渣能(néng)力较大,要达到相同的输渣能(néng)力,小(xiǎo)转鼓直径的离心机必须靠提高差速度来实现。
B转鼓半锥角
沉降在离心机转鼓内侧的沉渣沿转鼓锥端被推向出料口时,由于离心力的作用(yòng)而受到向下滑移的回流力作用(yòng)。转鼓半锥角是离心机设计中较為(wèi)重要的参数。从澄清效果来讲,要求锥角尽可(kě)能(néng)大一些;而从输渣和脱水效果来讲,要求锥角尽可(kě)能(néng)小(xiǎo)些。由于输渣是离心机正常工作的必要条件,因此最佳设计必须首先满足输渣条件。对于难分(fēn)离的物(wù)料如活性污泥半锥角一般在6度以内,以便降低沉渣的回流速度。对普通一般物(wù)料半锥角在10度以内就能(néng)保证沉渣的顺利输送。
C螺距
螺距即相邻两螺旋叶片的间距,是一项很(hěn)重要的结构参数,直接影响输渣的成败。在螺旋直径一定时,螺距越大,螺旋升角越大,物(wù)料在螺旋叶片间堵塞的机会就越大。同时大螺距会减小(xiǎo)螺旋叶片的圈数,致使转鼓锥端物(wù)料分(fēn)布不均匀而引起机器振动加大。因此对于难分(fēn)离物(wù)料如活性污泥,输渣较困难,螺距应小(xiǎo)些,一般是转鼓直径的1/5~1/6,以利于输送。对于易分(fēn)离物(wù)料,螺距应大些,一般為(wèi)转鼓直径的1/2~1/5,以提高沉渣的输送能(néng)力。
D螺旋类型
螺旋是离心式污泥脱水机的主要构件,它的作用(yòng)是输送沉降在转鼓内侧的沉渣和顺利排掉沉渣,它不仅是卸料装置,也决定了生产能(néng)力、使用(yòng)寿命和分(fēn)离效果。
螺旋的类型根据液體(tǐ)和固體(tǐ)在转鼓内相对移动方式的不同分(fēn)為(wèi)逆流式和顺流式。逆流式离心机的加料腔在螺旋中部,也就是位于干燥區(qū)和沉降區(qū)之间的边界附近,以保证液相有(yǒu)足够的沉降距离,但固相仅能(néng)停留其通过圆锥部位所需的时间,因此要求有(yǒu)较高的离心力;物(wù)料由这里进入转鼓内会引起此區(qū)已沉降的固體(tǐ)颗粒因扰动再度浮起,还会产生湍流和附加涡流,使分(fēn)离效果降低。
顺流式离心机由于进料口在转鼓端部,避免了逆流式的湍流,保证沉渣不受干扰,离心机全長(cháng)都起到了沉降作用(yòng),扩大了沉降面积,悬浮液在机内停留时间增長(cháng),从而使分(fēn)离效果得到提高。由于延長(cháng)和没有(yǒu)干扰的沉降可(kě)有(yǒu)效地减少絮凝剂的使用(yòng)量,使机内流體(tǐ)的流动状态得到很(hěn)大改善,并且可(kě)通过加大转鼓直径来提高离心力,因此可(kě)显著降低转速,节省電(diàn)力消耗,同时减少噪声,延長(cháng)机器的寿命。
顺流式螺旋结构的离心机特别适用(yòng)于固液密度差小(xiǎo),固相沉降性能(néng)差,固相含量低的难分(fēn)离物(wù)料。但顺流式离心机的滤液是靠撇液管排出,滤液通过撇液管时未分(fēn)离出的固相颗粒会再分(fēn)离沉积在撇液管内,日久会堵塞撇液管通道,需定期冲洗。
近年来,随着对污泥脱水要求的日益提高,出现了高效型螺旋结构。如瑞典Alfa Laval公司的BD挡板技术,即在离心机锥段的螺旋出料端设置一个特殊挡板,可(kě)使离心机处于超深液池状态,以增加对泥饼的压渣力,并且只输送下部沉渣,而将上部含水率高的污泥截留在压榨锥段外侧,实现压榨脱水,使出泥更干。瑞典NOXON公司采用(yòng)斜板沉淀原理(lǐ)的Lamella专利技术,则将离心机螺旋推料器叶片设计成最佳倾斜状态,其叶片倾角、螺距、叶片间距等参数均经过优化设计,处理(lǐ)能(néng)力提高,降低了絮凝剂的消耗量及泥饼含水率。
2 可(kě)调节的机械因素
A转鼓转速
转鼓转速的调节通常通过变频電(diàn)机或液压马达来实现。转速越大,离心力越大,有(yǒu)助于提高泥饼含固率。但转速过大会使污泥絮凝體(tǐ)被破坏,反而降低脱水效果。同时较高转速对材料的要求高,对机器的磨损增大,动力消耗、振动及噪声水平也会相应增加。
B差速度(差数比)
差速度直接影响排渣能(néng)力、泥饼干度和滤液质量,是离心式污泥脱水机运行中重要的需要根据运行情况进行调节的参数之一。
提高差速度,有(yǒu)利于提高排渣能(néng)力,但沉渣脱水时间会缩短,脱水后泥饼含水率大,同时过大差速度会使螺旋对澄清區(qū)液池的扰动加大,滤液质量相对差一些(俗称“返混”)。
降低差速度,会加大沉渣厚度,沉渣脱水时间增長(cháng),脱水后泥饼含水率降低,同时螺旋对澄清區(qū)物(wù)料的扰动小(xiǎo),滤液质量也相对好些,但会增大螺旋推料的负荷,应防止排渣量减小(xiǎo)造成离心机内沉渣不能(néng)及时排出而引起的堵料现象,防止滤液大量带泥,这时就必须减小(xiǎo)进料量或提高差速度,一些型号的设备具有(yǒu)自动加快排渣的功能(néng),既当设定扭矩达到某一限定值后,设备会自动降低进泥量和进药量,增加差速度,将堆积的泥环层快速推出,待扭矩降低到某一数值后,流量和差数度再自动恢复正常。这是一种有(yǒu)效保护设备的措施,但是,在長(cháng)期运行中,应避免频繁出现这种情况,因為(wèi)这样容易使设备经常处于不稳定流量和不稳定差数度状况,过程中的波动会影响处理(lǐ)效果和使处理(lǐ)能(néng)力下降。
因此,应根据物(wù)料性质、处理(lǐ)量大小(xiǎo)、处理(lǐ)要求及离心机结构参数来确定差速度大小(xiǎo)。就是说,在现场要根据情况寻找到最佳的处理(lǐ)量、处理(lǐ)效果需求的差速值范围,以实现满足泥饼干度的情况下尽可(kě)能(néng)高的处理(lǐ)能(néng)力。
简单地说就是:处理(lǐ)能(néng)力和处理(lǐ)效果存在矛盾,要提高处理(lǐ)能(néng)力,就要增加差速比,但可(kě)能(néng)会降低泥饼干度;要提高泥饼干度,就要降低差数度,从而降低了处理(lǐ)能(néng)力,所以,现场的调试工作就是要寻找到符合各自现场实际污泥性质条件时最佳的设备运行工况参数,以实现最高设备运行效率和最佳处理(lǐ)效果双重目的。这没有(yǒu)简单的数据可(kě)以计算,只有(yǒu)依靠長(cháng)期的实际调试积累经验,并及时依照变化进行调整。
同时,在一定范围内,差数度的控制和絮凝剂投加量的控制互為(wèi)补充,在要求达到一定泥饼干度情况下,当差数度降低时,可(kě)同时节省絮凝剂投加量。简单讲就是增加了设备处理(lǐ)压力也就减少了絮凝剂使用(yòng)压力。所以说,适当地采用(yòng)尽可(kě)能(néng)低的差数度可(kě)以在一定程度上减少絮凝剂的消耗,俗话讲叫做“设备运转好就省药、设备运转不好就费药”,设备的好坏不仅仅取决于设备本身的设计和加工精度问题,同时也涉及对设备运转工况参数的控制。
对于具有(yǒu)差数度自动调节功能(néng)的离心机,差数度的参数设定要结合長(cháng)期的使用(yòng)情况确定,并根据可(kě)能(néng)发生的各种变化随时修正。
C液环层厚度
液环层厚度是设备优化的一个重要参数,直接影响离心机的有(yǒu)效沉降容积和干燥區(qū)(岸區(qū))長(cháng)度,进而影响污泥脱水的处理(lǐ)效果。一般在停机状态下通过手动调节液位挡板的高低来实现,调整时必须确保各个液位挡板的高低一致,否则会导致离心机运行时剧烈振动,也有(yǒu)部分(fēn)國(guó)外厂商(shāng)的产品可(kě)以实现液环层厚度的自动调节。
液环层厚度增加,会使沉降面积增大,物(wù)料在机内停留时间也会相应增加,滤液质量提高,但同时机内的干燥區(qū)(岸區(qū))長(cháng)度缩短,导致泥饼干度降低。相反,调低液环层厚度可(kě)获得较高的泥饼含固率,但要以牺牲滤液质量為(wèi)代价。
因此应合理(lǐ)地调节液位挡板的高低使泥饼干度与滤液质量达到最佳组合。一般情况下,很(hěn)多(duō)设备供应商(shāng)将液位挡板在设备出厂时预先进行了调节,但因不同的使用(yòng)现场条件存在差异,若运行状态不理(lǐ)想,可(kě)请设备厂家工程师配合进行现场液位挡板的调整,使其更加满足实际需求。
2.3工艺因素
由于离心机是利用(yòng)固液两相的密度差来实现固液分(fēn)离的,因此污泥颗粒比重越大越易于分(fēn)离。一般情况下,城市污水处理(lǐ)厂的初沉污泥较易脱水,剩余污泥较难脱水,而混合污泥的脱水性能(néng)介于两者之间,不同污水水质产生的污泥和采用(yòng)不同水处理(lǐ)工艺得到的污泥会有(yǒu)较大的差异,因此在污泥脱水中会有(yǒu)不同的表现。
為(wèi)改善污泥脱水性能(néng),进行机械脱水前一般应均匀加入适量的有(yǒu)机高分(fēn)子絮凝剂,如聚丙烯酰胺(PAM),来降低污泥的比阻,使污泥固相和液相分(fēn)离后更易于脱水,絮凝剂的种类必须和污泥特性相适应及与设备类型和运行工况相适应。很(hěn)多(duō)情况下,在絮凝剂选型烧杯试验中表现较好的药剂,并没有(yǒu)在实际应用(yòng)中有(yǒu)更好的表现,很(hěn)重要的原因就是药剂特性虽然在一定程度上满足污泥特性,但是与设备的运行工况并不能(néng)完全满足。
根据实际运行情况表明,在絮凝剂(污泥脱水剂)投加量达到一定程度后,投加絮凝剂的多(duō)少对离心脱水的泥饼含固率的影响很(hěn)小(xiǎo),对滤液的质量影响较大。因此进行污泥脱水时,在满足泥饼干度要求和上清液质量要求情况下,继续增加絮凝剂的使用(yòng)量是完全没有(yǒu)必要的,也是现场造成絮凝剂浪费的主要原因。另外,随着絮凝剂用(yòng)量的增加,上清液质量更好,但是,很(hěn)多(duō)情况下过分(fēn)追求上清液质量而多(duō)投加絮凝剂是得不偿失的,仅仅多(duō)增加了数个百分(fēn)点的污泥回收率而消耗了更多(duō)的絮凝剂消耗是划不来的(就好像花(huā)费了10元購(gòu)买了5元的商(shāng)品)。只要将上清液固含量控制在某一指标范围内即可(kě)。
在一般情况下,设备能(néng)够适合的污泥浓度有(yǒu)一定的范围要求,污泥浓度过低或过高均会消耗更多(duō)的絮凝剂。在设备正常运转的污泥浓度情况下,絮凝剂的用(yòng)量和待处理(lǐ)污泥的固含量近似成正比例关系,所以,在一定污泥流量的情况下,絮凝剂的投加量要根据污泥的浓度进行调整,很(hěn)多(duō)时候,由于污泥浓度发生变化,而絮凝剂投加量没有(yǒu)及时调整而使现场运行表现不佳或产生药耗增加。
若污泥浓度增加了而絮凝剂投加量并没有(yǒu)增加就会影响了处理(lǐ)效果,会表现出泥饼干度降低,上清液浑浊;反之,若污泥浓度降低了,絮凝剂投加量没有(yǒu)降低就形成了絮凝剂的浪费,而处理(lǐ)效果增加并不明显。
另外,若絮凝剂溶解状况不好导致实际用(yòng)量不足或絮凝剂配置浓度过低使药液有(yǒu)效成分(fēn)供应不足,则难以形成相应干度的泥饼,影响上清液质量;而絮凝剂浓度太大,絮凝剂高分(fēn)子链上的活性基团则会由于相互屏蔽、包裹而使有(yǒu)效成分(fēn)难以充分(fēn)发挥功效,从而造成药剂的浪费;由于絮凝剂投加量过量较多(duō),絮凝體(tǐ)的再分(fēn)散作用(yòng)也会破坏絮體(tǐ)稳定性,絮凝效果同样不好。
絮凝剂用(yòng)量太大,不仅造成浪费,而且处理(lǐ)效果没有(yǒu)显著提高。市政污泥处理(lǐ)中,有(yǒu)机高分(fēn)子絮凝剂药液的配置浓度一般為(wèi)1‰~5‰,絮凝剂用(yòng)量一般3~5kg/TDS,某些工业污泥絮凝剂用(yòng)量可(kě)能(néng)会达到或超过10kg/TDS,这取决于污泥性质和污泥脱水机性能(néng)。由于脱水机设备性能(néng)差异,同样性质的污泥在使用(yòng)相同型号絮凝剂的情况下也会有(yǒu)不同的絮凝剂消耗表现。
影响离心式污泥脱水机脱水效果的因素很(hěn)多(duō),并且各个因素又(yòu)互相影响,因此处理(lǐ)效果是以上所述各个因素综合作用(yòng)的结果,离心机的选型应结合工程项目的实际情况进行,运行参数的调整应从脱水后泥饼最终处置方法所要求最佳泥饼含水率、固體(tǐ)回收率和经济性等因素综合考虑。